{"id":34086,"date":"2016-04-08T07:23:00","date_gmt":"2016-04-08T05:23:00","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.biotechnologie.de%2FBIO%2FNavigation%2FDE%2Froot%2Cdid%3D186386.html"},"modified":"2016-04-05T15:55:57","modified_gmt":"2016-04-05T13:55:57","slug":"synthetische-biologie-mikrobe-lebt-mit-minimal-genom","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/synthetische-biologie-mikrobe-lebt-mit-minimal-genom\/","title":{"rendered":"Synthetische Biologie: Mikrobe lebt mit Minimal-Genom"},"content":{"rendered":"

Wieviele Gene sind mindestens n\u00f6tig, damit ein einfach gebauter Organismus \u00fcberleben kann? Ein US-Forscherteam um Craig Venter und Clyde Hutchinson hat f\u00fcr einzellige Lebewesen eine neue Rekordmarke f\u00fcr ein Minimalgenom aufgestellt: 473 Gene besitzt das im Labor im kalifornischen La Jolla geschaffene Bakterium namens \u201eSyn 3.0\u201c. Das Erbgut der Mikrobe wurde am Computer designt und vollst\u00e4ndig aus chemischen Grundbausteinen zusammengesetzt. Die Forscher berichten im Fachjournal Science (2016,\u00a0Online-Vorabver\u00f6ffentlichung<\/a>) \u00fcber ihre aufwendige molekularbiologische T\u00fcftelei, die als weiterer Meilenstein der Synthetischen Biologie gilt. Die Genomforscher versprechen sich nicht nur Erkenntnisse \u00fcber die essenziellen Grundzutaten des Lebens. Ihre Designer-Mikroben k\u00f6nnten Vorlage f\u00fcr programmierbare Produktionsorganismen der Zukunft sein.<\/p>\n

Selbst einfache Lebewesen wie Bakterien sind hochkomplexe, biologische Systeme. Ein Ziel von Wissenschaftlern des Forschungszweigs Synthetische Biologie ist es, sie zu vereinfachen, bis nur die minimale Ausstattung der notwendigsten Komponenten \u00fcbrigbleibt. Dazu entfernen sie alle nicht \u00fcberlebenswichtigen Bestandteile aus dem Inventar einer nat\u00fcrlichen Zelle. Diese sind immer mit Funktionen ausger\u00fcstet, die sie nur f\u00fcr ihren nat\u00fcrlichen Lebensraum ben\u00f6tigen, nicht jedoch f\u00fcr das \u00dcberleben im Labor. Eine Minimalzelle braucht daher nicht unbedingt alle Funktionen einer nat\u00fcrlichen Zelle. Die Hoffnung: Eine verschlankte Zelle gibt den Blick f\u00fcr die entscheidenden Komponenten frei.<\/p>\n

Die US-Forscher Clyde Hutchison und Hamilton Smith am J. Craig Venter Institute sind Vorreiter dieses Top-down-Ansatzes in der Synthetischen Biologie. Vor nunmehr 17 Jahren haben sie sich zum Ziel gesetzt, bei einfach gebauten Mikroorganismen, den Mykoplasmen, das Genrepertoire auf das lebensnotwendige Minimum zu reduzieren. Dass dies technisch prinzipiell machbar ist, haben die US-Pioniere bereits demonstriert. 2010 haben sie das komplette Genom von Mycoplasma mycoides rein chemisch im Labor synthetisiert, nahezu fehlerfrei zusammengesetzt und den nachgebauten DNA-Strang in eine speziell vorbereitete, genomfreie Mykoplasmen-Zelle eingesetzt<\/a> (mehr<\/a>….). Die sogenannte Erbgut-Transplantation funktionierte: Die Zellen teilten sich daraufhin und lebten mit ihrem neuen Designer-Genom weiter.<\/p>\n

Erbgutstrang entr\u00fcmpelt
\nDie damalige Arbeit sorgte als technologischer Meilenstein f\u00fcr Schlagzeilen, allerdings war das Genom von \u201eJCVI-Syn 1.0\u201c blo\u00df ein Nachbau, eine leicht abgewandelte Kopie des vollst\u00e4ndigen Erbguts von Mycoplasma mycoides. \u00a0Erst mit der nun geschaffenen Mikroben-Version \u201eJCVI-syn 3.0\u201c sind die Bioingenieure ihrer Vision einer Minimalzelle mit entr\u00fcmpeltem Genom tats\u00e4chlich n\u00e4her gekommen. In m\u00fchseliger molekularer Puzzle-Arbeit \u2013 mit vielen Anl\u00e4ufen und R\u00fcckschl\u00e4gen \u2013 gelang es, den DNA-Strang knapp um die H\u00e4lfte zu k\u00fcrzen (von 1079 auf 531 Kilobasen-Paare) und das Gen-Repertoire um 57 Gene auf genau 473 zu stutzen. Was die Forscher \u00fcberraschte: Bei einem Drittel der Gene\u00a0 (149) des synthetischen Schrumpfgenoms ist die Funktion noch unklar. Diese Funktionen wollen die Forscher weiter entschl\u00fcsseln, um den molekularen Grundzutaten f\u00fcr das Ph\u00e4nomen \u201eLeben\u201c auf die Spur zu kommen.<\/p>\n

Minimalzelle als Produktionsplattform
\nAber den Biotechnologen schwebt auch eine praktische Anwendung vor: Zellen mit Minimalgenom k\u00f6nnten in der Biotechnologie als eine Art Plattform, gleichsam als Chassis, f\u00fcr eine effiziente, industrielle Herstellung von Biomolek\u00fclen dienen. Indem Forscher genetische Redundanzen beseitigen, reduzieren sie den Energieaufwand von Zellen \u2013 gew\u00fcnschte Stoffwechselprodukte werden so ressourcenschonender hergestellt. Die Minimalzellen lie\u00dfen sich nachtr\u00e4glich mit speziellen Stoffwechselprozessen ausr\u00fcsten \u2013 um so die Produktionswege ma\u00dfzuschneidern.<\/p>\n

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